● 분말 소화약제
물소화약제는 냉각작용에 의해 급 화재에는 적용할 수 있지만 질식작용이 약해 B, C급 화재에는 적응성이 떨어진다. 이를 개선하기 위해서는 물을 미세화 시키거나 가스계 시스템을 채용해야 한다.
고체 물질의 미세한 분말은 정도의 차이는 있으나 소화 능력을 가지고 있으며, 분말이 미세하면 미세할수록 이 능력은 커진다. 이러한 특성을 이용한 것이 분말소화약제이다. 분말 소화약제는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제1인산암모늄 등의 물질을 미세한 분말로 만들어 유동성을 높인 후 이를 가스압(주로 N2, 또는 CO2의 압력)으로 분출시켜 소화하는 약제이다. 사용되는 분말의 입도는 10 ~ 70㎛ 범위이며 최적의 소화효과를 나타내는 입도는 20 ~ 25㎛이다. 분말 소화약제는 습기와 반응하여 고화되기 때문에 이를 방지하기 위하여 금속의 스테아린산염이나 실리콘 수지 등(현재는 대부분 실리콘 수지를 사용한다.)으로 방습 가공을 해야 한다. 분말 소화 설비는 가압 가스의 충전 상태에 따라 축압식과 가압식으로 구분된다. 축압식은 약제 저장 탱크에 분말 소화약제를 충전한 후 가압용 가스를 함께 충전한 방식이고 가압식은 약제 저장 탱크와는 별도로 가압용 가스용기를 설치하여 이를 약제 저장 탱크에 주입시켜 약제를 외부로 방출시키는 방식이다. 이 약제의 주된 소화 효과는 분말 운무에 의한 방사열의 차단 효과, 부촉매 효과, 발생한 불연성 가스에 의한 질식 효과 등으로 가연성 액체의 표면 화재에 매우 효과적이다. 또한 분말이 비전도체이기 때문에 전기화재에도 효과가 있다. 일반적으로 유류화재와 전기화재에 효과적이나 제3종 분말 소화약제의 경우는 유류화재, 전기화재는 물론 일반화재에도 효과가 있다.
1. 분말 소화약제
1) 소화효과
- 습기에 방지하지 못하면(습기에 약하면) 소화효과가 떨어진다.
- 유동성이 좋아야 소화효과가 높아진다
① 질식효과
- 분말 소화약제가 열에 의해 분해될 때 CO2, NH3, 수증기 등의 불연성 기체에 의해 공기 중의 산소농도가 저하되어 나타나는 현상
② 냉각효과
- 분말 소화약제가 열에 의해 분해될 때 발생되는 흡열반응과 고체분말에 의한 화염온도가 저하(고농도인 경우) 될 때 나타나는 현상이지만 주된 소화효과는 아니다.
③ 부촉매효과
- 분말 소화약제가 고온의 화염에 접하게 되면 그 일부가 분해되어 유리 할로겐(Na+, K+, NH4+ ) 이 발생되고 이 유리할로겐이 가연물의 활성라디칼(H－, OH－)인 연쇄전달체를 포착하여 활성화 에너지를 크게 하여 연소반응을 중단시켜 소화하는 작용으로 분말 소화약제의 주 소화효과이다
④ 방진효과
- 섬유소를 탈수 탄화시킨 올소인산(H3PO4)은 다시 고온에서 2차 분해되면 최종적으로 가장 안정된 유리상의 메타인산(HPO3)이 된다. 이 메타인산은 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 산소의 유입을 차단하는 소화 효과로 재연소 방지효과가 커서 A급 화재에도 사용이 가능하다.
⑤ 탄화, 탈수효과
- 제 1인산암모늄이 열분해 될 때 생성되는 올소인산(H3PO4)에 의해 종이, 목재, 섬유 등을 구성하고 있는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용 (탈수 탄화작용) 에 의하여 섬유소를 난연성의 탄소와 물로 분해하여 연소 반응을 차단시키는 소화효과이다
⑥ 방사열 차단효과
- 분말 소화약제가 방출되면 화염과 가연물 사이에 분말의 운무를 형성하여 화염으로부터의 방사열을 차단하는 효과
2) 특징
- 분말 소화약제의 최적 소화 입자: 분말의 입자는 10～70㎛ 범위이며 최적의 소화효과를 나타내는 입자는 20～25㎛ 이다
※ 분말의 입자가 너무 미세해도 좋지 않다.
- 충전비가 크면 약제의 중량이 적게 소요된다 (충전비 = 내용적 / 약제의 중량)
2. 분말 소화약제 종류
- 분말의 종류에 따라 제 1종 ~ 제 4종까지 분류한다.
- 종류: 제1종(중탄산나트륨), 제2종(중탄산칼륨), 제3종(제1인산암모늄), 제4종(중탄산칼륨+요소)
- 분말 소화약제의 종류 및 특성
| 종 별 | 주 성 분 | 분 자 식 | 색 상 | 적응 화재 |
| 제1종 분말 | 탄산수소나트륨 (Sodium bicarbonate) |
NaHCO3 | 백색 | B급, C급 |
| 제2종 분말 | 탄산수소칼륨 (Potasium bicarbonate) |
KHCO3 | 담회색 | B급, C급 |
| 제3종 분말 | 제1인산암모늄 (Monoammonium phosphate) |
NH4H2PO4 | 담홍색 (또는, 황색) |
A급, B급, C급 |
| 제4종 분말 | 탄산수소칼륨과 요소와의 반응물 (Urea-based potassium bicarbonate) |
KC2N2H3O3 | 회색 | B급, C급 |
- 분말 소화약제 주성분의 성상
| 항목/성분 | 탄산수소나트륨 | 탄산수소칼륨 | 제1인산암모늄 |
| 분자식 | NaHCO3 | KHCO3 | NH4H2PO4 |
| 별 칭 | 중탄산나트륨, 중탄산소다(중조) |
중탄산칼륨 | 인산이수소암모늄, 인산일암모늄 |
| 형 태 | 무색 결정(단사정계) | 무색 결정(단사정계) | 무색 결정(정방정계) |
| 용해도(물) | 8.8g/100g(15℃) | 36.1g/100g(26℃) | 22.7g/100g(0℃) |
| 비 중 | 2.21 | 2.17 | 1.80 |
- 제1~4 종 분말 소화약제 종류 및 성상
| 제1종 분말 소화약제 |
- 제1종 분말의 주성분은 탄산수소나트륨(중탄산나트륨)으로서 이약제에 스테아린산 아연 또는 스테라인산 아연 또는 스테아린산 마그네슘 등으로 방습처리 되었으며, 백색으로 착색되어 있다. - B급(유류)화재, C급(전기)화재에 적합하며, 질식, 냉각, 부촉매, 효과를 가지고 있다. - 아 약제는 주방에서의 식용유 화재에 적합한데 이것은 식용유화재시 탄산수소나트륨을 방사하면 비누화 현상에 의해 거품을 생성하여 질식소화 및 재발방지에도 효과가 있다. |
| 제2종 분말 소화약제 |
- 제2종 분말은 주성분이 중탄산칼륨으로서 스테아린산 아연 또는 마그네슘 등으로 방습처리 되었으며 담자색으로 착색된 약제이다. - 제1종 분말과 마찬가지로 B급(유류)화재, C급(전기)화재에 적합하며, 질식, 냉각, 부촉매효과를 가진다. - 물에 용해하면 약알칼리성을 나타내며 제1종 분말보다 소화효과가 약 1.67배 정도 크며, 식용유 및 지방질 화재시에는 비누화 현상을 일으키지 않으므로 적합하지 않다. - 소화효과가 제1종 분말보다 우수한 이유는 칼륨염이 나트륨염에 비하여 흡습성이 강하고 고체화되기 쉽기 때문이다. |
| 제3종 분말 소화약제 | - 제3종 분말은 주성분이 제일인산암모늄으로서 실리콘오일 등에 의해 방습처리 되었으며, 담홍색으로 착색되어 있다. - 적응화재로는 A급(일반), B급(유류), C급(전기)화재에 적합하다. 제3종 분말이 일반화재에 적합한 이유는 제일인산암모늄의 열분해시 생성된 메타인산이 가연물의 표면에 점착되어 가연물과 산소와의 접촉을 차단시켜 주기 때문이다. - 열분해시 생성된 메타인산은 고체에 대한 부착력이 크며 자체는 불연성 물질이고 방염성능을 가진다. - 제1종, 제2종 분말 소화약제보다 소화효과는 크지만 식용유 및 자방질유의 화재에는 비누화 현상이 없기 때문에 적합하지 않다. |
| 제4종 분말 소화약제 |
- 제4종 분말은 주성분이 중탄산칼륨과 요소로 되어있고, 유/무 기산에 의해 방습처리 되었으며 회색으로 착색되어 있다. - 적응화재로는 B급(유류), C급(전기)화재에 적합하며, 질식, 냉각, 부촉매작용의 소화효과를 가진다. - 소화성능은 제1종, 제2종, 제3종에 비해 뛰어나지만, 타 약제에 비해 비싸므로 잘 유통되지 않고 있다. |
1) 제1종 분말 소화약제
- 탄산수소나트륨(NaHCO3)
- 백색
- 질식효과, 냉각효과, 비누화반응
- B, C급 화재
(1) 열분해 반응식
① 이산화탄소와 수증기에 의한 산소공급을 차단시키는 질식효과
② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과
③ 열분해 반응과정에서 생성된 나트륨이온(Na+)에 의한 부촉매효과
(2) 소화효과
- 질식효과: 이산화탄소와 수증기에 의한 산소 공급을 차단한다
- 냉각효과: 열분해 시 흡열반응을 한다
- 비누화 반응
일반적인 요리용 기름이나 지방질 기름의 화재 시에 이들 물질과 결합하여 비누화(saponification) 반응을 일으키는 데 이 때 생성된 비누상 물질은 가연성 액체의 표 면을 덮어 질식 소화효과와 함께 재발화 억제효과를 나타내어 F급 화재에도 적용할 수 있다
- 부촉매효과: 열분해 반응과정에서 생성된 나트륨이온이 연쇄반응을 차단한다
- B, C급 화재
2) 제2종 분말 소화약제
- 탄산수소칼륨 (KHCO3)
- 보라색/담회색
- B, C급 화재
(1) 열분해 반응식
① 이산화탄소와 수증기에 의한 산소공급을 차단시키는 질식효과
② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과
③ 열분해 반응과정에서 생성된 칼륨이온(K+)에 의한 부촉매효과
(2) 소화효과
- 소화효과는 제1종 분말 소화약제와 거의 비슷하나 소화능력은 제1종 분말 소화약제보다 약 2배 우수하다.
① 제2종 분말 소화약제가 제1종 분말 소화약제보다 소화능력이 우수한 이유는 칼륨이 나트륨보다 반응성이 더 크기 때문이다
② 칼륨이온(K+)이 나트륨이온 (Na+) 보다 부촉매 효과가 더 크기 때문이다
③ 알칼리 금속에서 부촉매 효과는 Cs > Rb > K > Na > Li 순서로 커진다
- B, C급 화재
3) 제3종 분말 소화약제
- 제1인산암모늄 (NH4H2PO4)
- 담홍색 / 황색
- A, B, C급 화재
- 현재 생산되고 있는 분말소화약제의 대부분을 차지하고 있다.
(1) 열분해 반응식
① 열분해 시 생성된 불연성 가스(NH3, H2O)에 의한 질식효과
② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과
③ 열분해 시 유리된 NH4 +와 분말 표면의 흡착에 의한 부촉매효과
④ 반응과정에서 생성된 올소인산(H3PO4)에 의한 섬유소의 탈수 탄화 효과
⑤ 반응과정에서 생성된 메타인산(HPO3)에 의한 방진효과
⑥ 분말 운무에 의한 열방사의 차단효과
(2) 소화효과
- 다른 분말소화약제와 달리 급 화재에도 적용할 수 있다
① 제1인산암모늄이 열분해 될 때 생성되는 올소인산(H3PO4)에 의해 종이, 목재, 섬유 등을 구성하고 있는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용 (탈수 탄화작용)에 의하여 섬유소를 난연성의 탄소와 물로 분해하여 연소 반응을 차단시킨다.
② 섬유소를 탈수 탄화시킨 올소인산(H3PO4)은 다시 고온에서 2차 분해되면 최종적으로 가장 안정된 유리상의 메타인산(HPO3)이 된다 이 메타인산은 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 산소의 유입을 차단하므로 재연소 방지효과가 크다.
③ ABC 급 화재에 모두 적용할 수 있어서 다목적용 분말 소화약제라고 한다.
4) 제4종 분말 소화약제
- 탄산수소칼륨 + 요소 [KHCO3 + (NH2)2CO]
- 회색
- B, C급 화재
(1) 열분해 반응식
(2) 소화효과
- 분말 소화약제 중 가장 우수하다
- 유류화재, 전기화재에 소화효과가 뛰어나다
- B, C급 화재
3. 기타 분말 소화약제
1) CDC 분말 소화약제
- 분말 소화약제의 빠른 소화성과 포 소화약제의 지속성 두가지 장점을 갖춤
① TWIN 20/20 : 제3종 분말소화약제 20[Kg] + 20[L] 수성막포
② TWIN 40/40 : 제3종 분말소화약제 40[Kg] + 40[L] 수성막포
2) 금속화재용 분말 소화약제
- 금속 표면을 덮어서 산소의 공급을 차단하거나 온도를 낮추는 것이 주된 소화원리 이다.
- 고온에 견딜 수 있을것
- 냉각효과가 있을 것
- 요철금속의 표면을 피복할 수 있을 것
- 비중이 작을 것
- 종류: G-1, Met-L-X, Na-X, Lith-X
4. 분말소화약제의 적응성 및 비적응성
1) 적응성
- 분말 소화약제는 일반적으로 유류화재에 사용되며 전기적으로 비전도성(전기절연성)이므로 전기화재에도 유효하다.
- 빠른 소화성능을 이용하여 분출되는 가스나 일반화재를 포함한 표면화재에도 사용되며, 특히 제3종 분말 소화약제는 메타인산의 방진효과에 의해 일반화재에도 적용이 가능하다.
- 제1종 분말 소화약제는 비누화 반응을 일으켜 식용유화재에도 적용할 수 있다
- 분말 소화약제의 적응 대상물을 나타내면 다음과 같다
① 인화성 액체를 취급하는 장소 (유류탱크, 도장실, 차고, 주차장 주유소 등)
② 인화성 액체 또는 가스 등의 분출로 인한 화재 발생의 위험이 있는 장소 (송유관, 반응탑, 가스플랜트, LNG 방유제 내 등)
③ 전기화재가 일어날 수 있는 장소 (전기실, 변압기, 유입 차단기 등)
④ 종이, 섬유 등의 일반가연물로 표면연소가 일어나는 경우
2) 비적응성
- 분말 소화약제는 방사 후 흡습하여 약알칼리 또는 약산성을 나타내기 때문에 금속을 부식시킬 수 있다. 따라서 전기화재가 일어날 수 있는 장소의 전기기기 등에 사용한 경우에는 소화 후 즉시 청소를 해주어야 한다.
- 분말 소화약제의 비적응 대상물을 나타내면 다음과 같다.
① 제5류 위험물 자기반응성 물질 을 저장 취급하는 장소
② 금속물질(Na, K, Al, Mg ) 등을 저장 취급하는 장소
③ 정밀한 전기 전자 장비가 설비되어 있는 장소(컴퓨터실 등)
④ 소화약제가 도달 될 수 없는 일반 가연물의 심부화재
잡스9급 PDF 교재
✽ 책 구매 없이 PDF 제공 가능
✽ adipoman@gmail.com 문의
✽ 유튜브 강의